Тепловой баланс ректификационной колонны
Для колонны непрерывного действия:
Приход тепла:
1)с теплоносителем в кипятильнике Qкип
2) с исходной смесью 
3) с флегмой 
Расход тепла:
1)с парами в дефлегматоре QG=GJ, J- энтальпия паров из колонны
2)с остатком 
энтальпия остатка.
3) потери в окружающую среду.
Тогда уравнение теплового баланса:
, подставим F=P+W; Ф=RP, G= P ( R +1), получим 
, из этого уравнения можно найти тепловую нагрузку на кипятильник 
.
Количество тепла отнимаемого в дефлегматоре при полной конденсации паров 
. При конденсации паров, соответствующих количеству флегмы 
Ректификация многокомпонентных смесей
Задача разделения многокомпонентных смесей на практике встречается гораздо чаще, чем бинарных. Можно сказать, что это основной процесс ректификации в производстве. В отличие от бинарных систем, которые имеют 2 степени свободы, многокомпонентная система имеет число степеней свободы = числу компонентов системы. Отсюда сложность анализа и расчета ректификации многокомпонентной системы. Рассмотрим принципиальные схемы ректификации многокомпонентных смесей.
Пусть смесь состоит из компонентов A,B,C. 
.
1-ая схема: Компонент А выделяется в виде дистиллята, смесь ВС поступает на разделение во вторую колонну; компонент В как более низкокипящий выделяется в виде дистиллята; С- в остаток.
2-я схема: В 1-й колонне компонент С, как более высококипящий выделяется в остаток. Смесь АВ выделяется в виде дистиллята; после конденсации поступает на разделение во вторую колонну, где разделяется на дистиллят –А и остаток В. Вывод:
|
|
|
При многокомпонентной ректификации усложняется аппаратное оформление. Многокомпонентную смесь нельзя разделить в одной колонне. Для разделения n- компонентов смеси потребуется (n-1) колонна.
Существует множество приближенных методов расчета многокомпонентной ректификации. В настоящее время в связи с развитием ЭВМ приближенные методы утрачивают свое значение, однако постановка задачи в ее традиционной форме, которая заключается в попытке совместного решения уравнений материального и энергетического баланса, уравнений фазового равновесия и кинетики массообмена с учетом структуры потоков в аппарате требует огромных затрат машинного времени. В последнее время получили свое развитие методы , основанные на методе сопряженного физического и математического моделирования, которые интенсивно развиваются на кафедре ПАХТ КГТУ.
Азеотропная и экстрактивная ректификация
Азеотропы (нераздельно кипящие смеси), а также смеси состоящие из компонентов с близкими температурами кипения, разделить довольно трудно. Чтобы их разделить, нужно значительно изменить давление, что вызывает усложнение и удорожание установки. Эффективны способы, когда в разделяемую смесь вводятся разделяющие вещества. Эта так называемые способы азеотропной и экстрактивной ректификации. Общим признаком этих методов является проведение процесса в присутствии разделяющих агентов, которые изменяют относительную летучесть компонентов смеси в желательном направлении. Отличие методов заключается в следующем: при азеотропной ректификации – разделяющий агент образует азеотропную смесь с одним или несколькими компонентами исходной смеси, с которыми смесь отгоняется в виде дистиллята. Разделяющий агент вводится с исходной смесью. Разделяющий агент должен быть легколетучим (НК).
|
|
|
При экстрактивной ректификации – разделяющий агент должен обладать относительной летучестью меньшей, чем относительная летучесть компонентов исходной смеси, не образовывать азеотропов, а лишь смешиваться. Разделяющий агент вводится в колонну на некотором расстоянии от верха, смешивается с флегмой и отводится в остаток. Разделяющий агент, таким образом, должен изменять относительную летучесть компонентов исходной смеси в заданном направлении. Выбор разделяющего агента производится в последнее время по данным о межмолекулярном взаимодействии соединений различных классов. Азеотропная ректификация используется в малых производствах, экстрактивная – в производстве больших масштабов.
|
|
|
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 517; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!